设计综合性试题 培养学生系统思维

李 杰

(广东省佛山市南海中学 528211)

系统思维来源于理论生物学家贝塔朗菲于1945年创立的系统论。系统思维方法重视整体思考，注重在整体的基础上解决局部的问题[1，2]。高三阶段的复习，要让学生逐步完善知识结构、熟练掌握学科规律，并学会用学科知识、规律和方法去解决实际问题。因此，高三教学不仅要让学生系统掌握知识的内在联系，还要让学生掌握适应时代所需要的思维方式和思维品质。笔者在高三生物学复习时借助原创综合性试题培养学生系统思维，下面结合系统思维的特点进行论述。

1 系统思维的整体性

系统都是由各种成分要素构成，在分析处理问题过程中，应运用整体思维来思考问题，既要注意系统内部结构的合理性，又要考虑各要素之间的相互联系。例如，学生在学习细胞代谢和人体内环境稳态时，对酶、神经递质、激素三者的作用及其异同存在一定的混淆。笔者就设计了一道题目来帮助学生对三者进行辨析从而让学生建立研究问题的整体观。

例1 根据图1所示，判断下列说法错误的是

图1 几种生命物质的成分及功能

A.若a为蛋白质，则b为某些RNA，c包含性激素，d包含氨基酸

B.b、c、d可以作为信号分子调节细胞代谢

C.在神经—体液—免疫调节过程中，酶、激素和神经递质都具有重要作用

D.激素和神经递质起作用都需体液运输并在作用完之后都要被灭活或被转移

试题评析：由于酶的作用是催化，不能作为信号分子。因此答案为B。这道题目涉及高中生物学知识体系的核心知识点较多，考查学生对酶、激素、蛋白质等核心概念知识的理解程度。考查学生能否准确理解核心概念的内涵，从本质、功能、作用途径等方面准确梳理这些核心概念之间的逻辑关系。通过该题目的考查能促使学生更全面地认识问题，有助于建立知识结构系统的整体性，进而建立思维的整体性。

2 系统思维的动态性

生命系统都是动态的而不是静态的。生命系统的动态性包含两方面的意思：其一是系统内部的组成结构是随时间而变化的；其二是系统必定与外部环境存在着物质交换、能量转化和信息的交流。培养学生系统思维目的之一是让学生意识到事物发展是动态可变的过程，不可静止看待事物。因此，教师在平时设计题目是要注重训练学生思维的动态性。

例2 水稻为C3植物，玉米为C4植物，C4植物由于含有PEP羧化酶(对CO2的亲和力很高)可利用细胞间隙中很低的CO2进行光合作用。根据图2所示回答相关问题：

图2 C3、C4植物中CO2的固定

(1)据图2分析水稻和玉米固定CO2的场所分别为________和________。

(2)高温时植物气孔关闭，该条件下________(玉米/水稻)具有较强光合作用，其原因为：________。

(3)将叶面积相等的A、B两种植物的叶片分别放置在相同的、温度适宜且恒定的密闭小室中，给予充足的光照，利用红外测量仪每隔5 min测定一次小室中的CO2浓度，结果如图3所示。①若A、B两种植物其中一种为C3植物，一种为C4植物，则为C4植物的是________；若A植物在5 min时光照强度突然降低，C5含量将________。②当CO2浓度为M点对应CO2浓度时A、B两植物净光合作用强度的关系为________；30 min后两条曲线最终不再变化的原因是________。

图3 实验结果

参考答案：(1)叶肉细胞叶绿体；维管束鞘细胞叶绿体和叶肉细胞叶绿体 (2)玉米；气孔关闭，植物体内CO2浓度降低，玉米为C4植物含有PEP羧化酶，相比水稻可在CO2浓度较低条件下固定更多CO2进行光合作用 (3)①B植物；降低 ②A

试题评析：该题要求学生能够灵活运用所学知识解决实际问题。特别是第(3)小题，当生命系统的外界环境条件改变(CO2浓度降低、光照强度减弱)的时候，要求学生能够运用动态的思维来解决问题。例如，学生要准确理解小室中CO2浓度单位时间内降低所代表的含义，借助M点曲线的斜率来判别A、B两植物净光合作用强度是A

3 系统思维的有序性

生命系统结构的层次性及动态的方向性体现系统具有有序性。系统越有序，它的组织程度越高，稳定性也越好。 思维的有序性体现了对系统结构的深入了解。 结合高中生物学教学，有序性主要体现在两个方面，即思维的有序性和表达的有序性。

例3 金钗石斛具有很高的观赏价值，金钗石斛的开花需要低温(4℃)诱导(春化作用)一段时间，生产中常采用冷库或高山基地进行低温处理，但成本高。为了探究细胞分裂素类似物TDZ是否可以在常温下替代低温处理诱导金钗石斛开花，研究人员设计了下列实验。选取长势相同、枝叶完全展开的植株，分甲、乙、丙组进行表1的处理：

表1 甲、乙两组实验处理方法

30 d后所有材料移至温室培养，日温20℃～26℃，夜温12℃～18℃，观察记录其开花情况。

(1)该实验的自变量有________；选取长势相同、枝叶完全展开的植株进行实验，其目的是________。

(2)乙组中*的处理为________；丙组中*的夜温为________。

(3)请预期甲、乙、丙组实验的开花情况，并写出相应的结论：________。

参考答案：(1)TDZ的有无和温度；控制无关变量，防止由于植株长势不同等造成实验误差，使结论更可靠 (2)等量清水喷洒叶片；4℃ (3)①甲组和丙组普遍开花，乙组不开花，则TDZ能代替低温处理诱导金钗石斛开花； ②丙组普遍开花，甲组和乙组不开花，则TDZ不能代替低温处理诱导金钗石斛开花。

试题评析：探究性实验题目是高考常见的试题类型，其可以考查学生对比、分析、计算、表达等多方面的能力。该题目设计双因子变量，可训练学生思维的有序性。学生首先要根据实验目的推出空白对照如何设置(*处为4℃)，然后根据单一变量原则通过甲组和乙组、丙组和乙组的对比分析推理出*的处理应该为等量清水喷洒叶片，再根据实验目的的达成情况反推理出各组的开花情况。该题目的第(3)小题的设计目的之一就是训练学生表达有序性，当然表达有序性是建立在思维有序性基础之上的，学生前面的推理合理有序，才能够具有逻辑性的准确全面表达出实验的结论。

系统思维与生物学科的思想特性本质上是一致的，教师进行原创试题编制时要有意识在培养学生系统思维方面进行设计。一方面有利于教师深刻理解教材内容、课程标准和考纲，促进教师专业发展；另一方面可以帮助学生建立高中生物学知识体系，更好理解生命系统动态的发展过程。同时促进学生形成系统思维等高阶思维能力，促使学生以系统论的观点认识和解决问题。